Mit dem Forschungsprojekt QUANDA (Quantum Anomaly Detection & Analysis) startet an der Technischen Hochschule Deggendorf (THD) ein neues Vorhaben zur Erforschung praxisnaher Quantenanwendungen. Am 9. November wurde dem Projektkonsortium im Rahmen des Tags der digitalen Technologien feierlich die Förderurkunde des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) überreicht.

Unter der Leitung des Institute Future Technologies (IFT) der THD entwickelt das Konsortium – zu dem auch die Leibniz Universität Hannover, der Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH Göttingen, QUDORA, Future Energy Lab Wunsiedel und ZENOB gehören – neue Ansätze, um Quantencomputer, Künstliche Intelligenz und klassische Hochleistungsrechner miteinander zu verbinden. Ziel ist es, Quantencomputing für industrielle Anwendungen zugänglich zu machen sowie die technologische Souveränität Deutschlands und Europas auszubauen. „Mit QUANDA stärken wir die Position der THD als Forschungsstandort für digitale Zukunftstechnologien und leisten einen wichtigen Beitrag zur technologischen Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands“, betont der Hochschulpräsident Prof. Waldemar Berg.

Quantencomputing für praktische Anwendungen

Im Mittelpunkt steht Quantum Machine Learning (QML), das Methoden des maschinellen Lernens mit Quantencomputing verbindet – ein Forschungsschwerpunkt des Institute Future Technologies der THD. Anhand von drei praxisnahen Anwendungsfällen aus dem Energiesektor untersucht das Konsortium, wie hybride Rechenverfahren zur Erkennung ungewöhnlicher Muster und Abweichungen in komplexen Daten beitragen können. Diese sogenannte Anomalie-Erkennung ist unter anderem für den zuverlässigen Betrieb von Energieanlagen, Stromnetzen und Rechenzentren relevant.

Die THD beschäftigt sich dabei insbesondere mit der Integration von QML-Verfahren in hybride Hochleistungsrechenumgebungen. Dazu zählen unter anderem die effiziente Verarbeitung komplexer Daten auf Quantencomputern sowie die Zerlegung umfangreicher Quantenschaltungen (Circuit Cutting), um bestehende Hardware-Beschränkungen zu adressieren. Die entwickelten Verfahren werden in die gemeinsame Software-Architektur integriert und hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und praktischen Einsatzmöglichkeiten untersucht. „Entscheidend ist für uns, die Möglichkeiten und Grenzen des Quantencomputings anhand realer Anwendungen systematisch zu untersuchen und die Technologie gemeinsam mit unseren Partnern weiterzuentwickeln“, erklärt Prof. Dr. Helena Liebelt, Institutsleiterin des IFT.

Durch die Bereitstellung der Ergebnisse als offene FullStaQD-Software reduziert das Projekt die Abhängigkeit von proprietären, außereuropäischen Lösungen und stärkt Deutschlands Position als führenden Standort für Quanten-Hardware und -Dienstleistungen. QUANDA trägt damit unmittelbar zur Umsetzung der Hightech-Agenda Deutschland bei, die bis 2030 die Realisierung europäischer Spitzen-Quantencomputer vorsieht, sowie zum Handlungskonzept Quantentechnologien der Bundesregierung.

Teil einer deutschlandweiten Quantencomputing-Initiative

QUANDA wird im Rahmen des Technologieprogramms QC Next gefördert und ist als Satellitenprojekt eng mit dem bundesweiten Leitprojekt FullStaQD verbunden. Dieses entwickelt eine offene, modulare Softwarearchitektur, die den Zugang zu Quantencomputern vereinfachen und deren Integration in bestehende Rechenumgebungen ermöglichen soll. QUANDA ergänzt diese Arbeiten durch neue Softwarekomponenten und entsprechende industrielle Anwendungsfälle. „Die Verbindung wissenschaftlicher Forschung mit konkreten Herausforderungen aus der Industrie zeigt, welches Potenzial in der Zusammenarbeit zwischen Hochschulen und Unternehmen liegt“, so Prof. Dr. Wolfgang Dorner, THD-Vizepräsident Forschung und Transfer.

Eckdaten des Projekts